一種長使用壽命的類金剛石涂層活塞環(huán)的制作方法
【專利說明】
一、技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本發(fā)明涉及一種活塞環(huán)，具體涉及一種長使用壽命的類金剛石涂層活塞環(huán)，屬于活塞環(huán)表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
二、【背景技術(shù)】
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[0002]隨著對汽車燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和可靠性指標(biāo)的要求越來越嚴(yán)格，如何降低汽車發(fā)動機(jī)的摩擦功損失和提高發(fā)動機(jī)的使用壽命是目前發(fā)動機(jī)廠家研究的重要課題?；钊h(huán)是發(fā)動機(jī)的核心部件，其工作方式通過活塞環(huán)與氣缸內(nèi)壁之間的滑動摩擦來實現(xiàn)，在工作過程中將會有大量摩擦功損失和活塞環(huán)工作面極易磨損，所以需要盡可能降低活塞環(huán)的摩擦損失和活塞環(huán)的外圓磨損量。
[0003]類金剛石涂層具有高耐磨、低摩擦系數(shù)等特點(diǎn)，如果將類金剛石涂層做到活塞環(huán)的表面處理上，將會有效降低活塞環(huán)的摩擦功損失和大大提高活塞環(huán)的耐磨性。然而類金剛石涂層具備較大內(nèi)應(yīng)力，涂層越厚內(nèi)部應(yīng)力越大，將影響涂層的結(jié)合力，所以正常情況下類金剛石涂層無法做厚，一般只能控制在3 μπι以內(nèi)，涂層太薄活塞環(huán)的耐久性能受到影響，無法實現(xiàn)長使用壽命。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的在于解決類金剛石涂層內(nèi)應(yīng)力大無法做厚的問題，提供一種具備長使用壽命和低摩擦系數(shù)的高性能活塞環(huán)。
[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明的類金剛石涂層活塞環(huán)包括活塞環(huán)基體，以及在基體的外圓面上設(shè)有一層超薄鉻層，再在超薄鉻層的外面設(shè)有一層摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層，最后在摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層的外圓設(shè)有純類金剛石涂層。其特點(diǎn)是:最里面的過渡薄鉻層厚度范圍:0.5?I μπι，硬度范圍:700?1200HV ;中間層摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層的厚度范圍:2?5 μ m，硬度范圍:1800?2200HV ;最外面的純類金剛石涂層厚度范圍:3?6μπι，硬度范圍:2500?3300HV。薄鉻層為打底層，其目的是為了活化活塞環(huán)基本表面提高層基結(jié)合力；中間層為摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層，即在類金剛石涂層沉積過程中同時摻入鎢和鉻金屬，其目的是通過在類金剛石涂層中摻入鎢和鉻金屬可有效降低類金剛石涂層的內(nèi)應(yīng)力，使類金剛石涂層可以做到更厚；最外圓面的類金剛石涂層為硬度高，耐磨性更好的純類金剛石涂層。整個結(jié)構(gòu)為從內(nèi)到外依次是活塞環(huán)基體、薄鉻層、摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層和純類金剛石層，由內(nèi)到外硬度逐漸升高形成硬度梯度分布更有利于整體涂層的結(jié)合性。
[0006]本發(fā)明涂層結(jié)構(gòu)有效解決了類金剛石涂層應(yīng)力大不能做厚的問題，從而實現(xiàn)了具備長耐久和低摩擦系數(shù)的活塞環(huán)。
[0007]本發(fā)明中的復(fù)合型類金剛石涂層是通過采用物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積相結(jié)合的方式形成。四、
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的截面示意圖。
五、【具體實施方式】
[0009]參見圖1，包括活塞環(huán)基體1，在基體I外圓面上的薄鉻層2，再在薄鉻層2的外圓面上的設(shè)有摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層3，以及在摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層3的外圓面上的純類金剛石層4。
[0010]首先利用物理氣相沉積方式首先在活塞環(huán)表面沉積一層薄鉻層，再利用物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積相結(jié)合的方式沉積一層同時摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層，在利用化學(xué)氣相沉積方式沉積一層純類金剛石涂層。整個涂層結(jié)合強(qiáng)度好，性能優(yōu)異，滿足活塞環(huán)具備長壽命和低摩擦的性能。
【主權(quán)項】
1.一種長使用壽命類金剛石涂層活塞環(huán)，通過利用物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積相結(jié)合的方式形成，包括活塞環(huán)基體(1)，基體⑴外圓面的薄鉻層(2)，薄鉻層⑵外圓面的摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層(3)以及在摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層(3)外圓面的純類金剛石涂層(4)，其特征是:薄鉻層(2)厚度范圍:0.5?I μ m，硬度范圍:700?1200HV，摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層(3)厚度范圍:2?5μπι，硬度范圍:1800?2200HV，純類金剛石涂層(4)厚度范圍:3?6 μ m，硬度范圍:2500?3300HV。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種長使用壽命的類金剛石涂層活塞環(huán)，首先在活塞環(huán)基體外圓沉積一層薄鉻層，再在薄鉻層的外圓面上沉積一層含有鎢和鉻金屬的類金剛石層，最后在摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層外圓面沉積一層純類金剛石涂層。通過在中間層中添加鎢和鉻金屬使得類金剛石涂層內(nèi)應(yīng)力大大降低，提高了涂層的結(jié)合力，使得活塞環(huán)類金剛石涂層可以做到更厚，活塞環(huán)的使用壽命大大延長。
【IPC分類】F02F5/00
【公開號】CN105041503
【申請?zhí)枴緾N201510371801
【發(fā)明人】王星, 雷慶友, 王東升
【申請人】安慶帝伯格茨活塞環(huán)有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月25日